故障樹分析診斷方法課件

上傳人：c*** IP屬地：貴州上傳時間：2022-10-28 格式：PPT 頁數(shù)：176 大?。?.50MB 積分：25 舉報 版權(quán)申訴

已閱讀5頁，還剩171頁未讀，繼續(xù)免費(fèi)閱讀

版權(quán)說明：本文檔由用戶提供并上傳，收益歸屬內(nèi)容提供方，若內(nèi)容存在侵權(quán)，請進(jìn)行舉報或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡介

-6-2故障樹分析診斷方法2022/10/28故障樹分析診斷方法-6-2故障樹分析診斷方法2022/10/22故障樹分析診斷1故障樹的基本概念二、故障樹FT模型是一個基于被診斷對象結(jié)構(gòu)、功能特征的行為模型，是定性的因果模型，例如：頂事件：系統(tǒng)故障，由部件A或部件B引發(fā)，而部件A的故障又是由兩個元器件1、2中的一個失效引起的，部件B的故障在兩個元器件3、4同時失效時發(fā)生根據(jù)故障搜尋方式不同，又可分為：邏輯推理診斷法最小割集診斷法。

以系統(tǒng)最不希望事件為頂事件，以可能導(dǎo)致頂事件發(fā)生的其他事件為中間事件和底事件，并用邏輯門表示事件之間聯(lián)系的一種倒樹狀結(jié)構(gòu)。它反映了特征向量與故障向量(故障原因)之間的全部邏輯關(guān)系。故障樹分析診斷方法故障樹的基本概念二、故障樹FT模型例如：根據(jù)故2由計算機(jī)依據(jù)故障與原因的先驗知識和故障率知識自動輔助生成故障樹，并自動生成故障樹的搜索過程。故障樹的基本概念診斷過程：

從系統(tǒng)的某一故障開始，沿著故障樹不斷提問“為什么出現(xiàn)這種現(xiàn)象”，而逐級構(gòu)成一個遞階故障樹，通過對此故障樹的啟發(fā)式搜索，最終查出故障的根本原因。在提問過程中，有效合理地使用系統(tǒng)的實(shí)時動態(tài)數(shù)據(jù)將有助于診斷過程的進(jìn)行?；诠收蠘涞脑\斷方法類似于人類的思維方式，易于理解，實(shí)際中大多與其他方法結(jié)合使用。故障樹分析診斷方法由計算機(jī)依據(jù)故障與原因的先驗知識和故障率知識自動輔助生3故障樹的基本概念

三、故障樹分析(RA)

不僅能分析硬件的影響，還能分析人為因素；環(huán)境因素及軟件的影響；不僅能反映單元故障對設(shè)備的影響，而且能反映幾個單元故障組合對設(shè)備的影響，還能把這種影響的中間過程用故障樹清楚地表示出來。

故障樹分析診斷方法故障樹的基本概念三、故障樹分析(RA)不僅能分析硬件4故障樹的基本概念

故障樹符號

建造故障樹時，通常使用事件符號和邏輯門符號故障樹分析診斷方法故障樹的基本概念故障樹符號建造故障樹時，通常使用事件符號5故障樹的基本概念

故障樹符號（續(xù)）

故障樹分析診斷方法故障樹的基本概念故障樹符號（續(xù)）故障樹分析診斷方法6故障樹的基本概念一、故障樹分析的一般步驟根據(jù)分析要求和人力，物力情況，選擇其中幾步進(jìn)行。確定所要分析的系統(tǒng)熟悉系統(tǒng)調(diào)查系統(tǒng)發(fā)生的故障確定故障樹的頂事件調(diào)查引起頂事件發(fā)生的基本事件建造故障樹定性分析定量分析比較分析安全性評價首先確定要分析的系統(tǒng)所包含的及其邊界條件。確切了解系統(tǒng)的構(gòu)成、功能、工藝過程，操作運(yùn)行情況、各種重要參數(shù)和越限指標(biāo)等。包括過去和現(xiàn)在的所有故障系統(tǒng)不希望發(fā)生的事件故障樹分析診斷方法故障樹的基本概念一、故障樹分析的一般步驟根據(jù)分析要求和7故障樹的基本概念

二、故障樹建造的一般方法建造故障樹是最為關(guān)鍵的一環(huán)，只有建造出正確合理的故障樹，才能搜尋到真正的故障部件。1、建樹的一般規(guī)則如下：（1）準(zhǔn)確地描述故障事件；（2）判明結(jié)果事件是屬于部件故障狀態(tài)還是系統(tǒng)故障狀態(tài)；從頂事件開始，找出設(shè)備的所有可能的故障模式，以最不希望發(fā)電的故障模式作為頂事件。（3）對于某個門，再進(jìn)一步分析這個門的輸入事件之前，要尋找到這個門的所有輸入事件，并完整、準(zhǔn)確地定義所有的輸入事件；含硬件故障、軟件故障、人為因素、環(huán)境因素等（4）門的所有輸入都應(yīng)當(dāng)是正確定義了的故障，門不能與門直接相連，以免造成建樹混亂；故障樹分析診斷方法故障樹的基本概念二、故障樹建造的一般方法建造故障樹是8故障樹的基本概念

二、故障樹建造的一般方法（1）廣泛收集并分析有關(guān)技術(shù)資料；（2）選擇頂事件；要求對設(shè)備必須有深刻的了解，故障的定義要準(zhǔn)確，設(shè)備的邊界確定要合理。找出設(shè)備的所有可能的故障模式，以最不希望發(fā)電的故障模式作為頂事件。（3）用邏輯門連接頂事件和直接原因事件；含硬件故障、軟件故障、人為因素、環(huán)境因素等2、故障樹建造（4）如此逐級向下發(fā)展，直到最低一級原因事件郁不能再分的底事件為止；（5）故障樹的簡化這樣便建造出一棵以給定頂事件為“根”，中間事件為“枝”，底事件為“葉”的倒置的N級故障樹。簡化的原則是去掉邏輯多余事件，用簡單的邏輯關(guān)系表水之。故障樹分析診斷方法故障樹的基本概念二、故障樹建造的一般方法（1）廣泛收集并分9故障樹的基本概念

3、故障樹建造（續(xù)）建樹的一般步驟如下：故障樹的簡化常用的方法有“修剪法”和“模塊法”。用目測或布爾代數(shù)運(yùn)算吸收以去掉邏輯多余事件是將故障樹中的底事件化成若干個底事件的集合，每個集合都是互斥的，即其包含的底事件在其他集合中不重復(fù)出現(xiàn)。故障樹分析診斷方法故障樹的基本概念3、故障樹建造（續(xù)）建樹的一般步驟如下：故10故障樹的定性分析

故障樹的定性分析是故障樹分析最為關(guān)鍵的一步，是定量分析的基礎(chǔ)。故障樹定性分析的目的：由于故障信息有時難以獲得，特別是人的可靠性難以定量化，所以故障樹分析往往只能進(jìn)行到定性階段，即尋找到故障樹的全部最小割集在于尋找導(dǎo)致頂事件發(fā)生的基本事件(底事件)或基本事件的組合，即識別出導(dǎo)致頂事件發(fā)生的所有故障模式。故障樹分析診斷方法故障樹的定性分析故障樹的定性分析是故障樹分析最為關(guān)鍵11故障樹的定性分析

故障樹定性分析工作包括以下3方面內(nèi)容：對故障樹進(jìn)行規(guī)范化處理采用故障樹分折算法(上行法或下行法)對故障樹進(jìn)行處理，得到故障樹全部最小割集對故障樹進(jìn)行簡化和模塊化處理減小故障樹的規(guī)模，節(jié)省處理工作量將非規(guī)范化的邏輯門或事件，例如禁止門、異或門、房形事件等按等效變換為規(guī)范化的邏輯門或事件，使建造出來的故障樹為僅含有基本事件、結(jié)果事件以及“與”、“或”等幾種邏輯門的故障樹故障樹分析診斷方法故障樹的定性分析故障樹定性分析工作包括以下3方面內(nèi)容：對12故障樹的定性分析

故障樹的數(shù)學(xué)描述假設(shè)所研究的設(shè)備及其組成的部件、元器件等只取正常和故障兩種狀態(tài)，并假設(shè)部件、元器件的故障是相互獨(dú)立的。（i=1，2，3，…，n）底事件i發(fā)生(部件、元器件故障)為底事件i的狀態(tài)變量，僅取0或1兩種狀態(tài)。底事件i不發(fā)生(部件、元器件故障)1）定義：頂事件發(fā)生(設(shè)備故障)頂事件不發(fā)生(設(shè)備故障)底事件狀態(tài)：頂事件狀態(tài)：故障樹分析診斷方法故障樹的定性分析故障樹的數(shù)學(xué)描述假設(shè)所研究的設(shè)備13故障樹的定性分析

故障樹的數(shù)學(xué)描述（續(xù)）故障樹頂事件是設(shè)備所不希望發(fā)生的故障狀態(tài)，Φ=1；相應(yīng)的底事件狀態(tài)為元器件故障狀態(tài)，x1=1。頂事件狀態(tài)Φ全由故障樹底事件狀態(tài)X所決定，即Φ=Φ(X)，其中X＝(x1，x2，…，xn)，稱Φ(X)為故障樹的結(jié)構(gòu)函數(shù)。2）故障樹的結(jié)構(gòu)函數(shù)故障樹分析診斷方法故障樹的定性分析故障樹的數(shù)學(xué)描述（續(xù)）故障樹頂事件是設(shè)備所14故障樹的定性分析

故障樹的數(shù)學(xué)描述（續(xù)）當(dāng)全部部件、元器件發(fā)生故障時，設(shè)備才有故障3）與門結(jié)構(gòu)函數(shù)式中，n為底事件數(shù)。當(dāng)xl僅取0或1兩值時，上式可改寫為：（i=1，2，3，…，n）故障樹分析診斷方法故障樹的定性分析故障樹的數(shù)學(xué)描述（續(xù)）當(dāng)全部部件、元器件發(fā)15故障樹的定性分析

故障樹的數(shù)學(xué)描述（續(xù)）4）或門結(jié)構(gòu)函數(shù)只要一個部件、元器件發(fā)生故障時，設(shè)備才有故障式中，n為底事件數(shù)。當(dāng)xl僅取0或1兩值時，上式可改寫為：（i=1，2，3，…，n）故障樹分析診斷方法故障樹的定性分析故障樹的數(shù)學(xué)描述（續(xù)）4）或門結(jié)構(gòu)函數(shù)只要16割集和最小割集

故障樹定性分析的目的是尋找導(dǎo)致頂事件發(fā)生的原因或原因組合，識別導(dǎo)致頂事件發(fā)生的所有故障模式，即所有最小割集。所謂割集是指設(shè)備的一些底事件集合，當(dāng)這些底事件同時發(fā)生時，頂事件必然發(fā)生。1、割集及最小割集的定義一個最小割集代表設(shè)備的一種故障模式，故障診斷時，可以逐個測試最小割集即故障模式，從而搜尋故障源。而最小割集是指割集中所含的底事件除去任何一個時，就不再為割集了故障樹分析診斷方法割集和最小割集故障樹定性分析的目的是尋找導(dǎo)致頂事件發(fā)17割集和最小割集

所謂路集是指設(shè)備的一些底事件集合，當(dāng)這些底事件同時發(fā)生時，頂事件不發(fā)生。2、路集及最小路集的定義而最小路集是指路集中所含的底事件除去任何一個時，就不再為路集了故障樹分析診斷方法割集和最小割集所謂路集是指設(shè)備的一些底事件集合，當(dāng)這18割集和最小割集

2、最小割集的求解方法1）下行法采用由上而下的故障樹搜尋法，它是根據(jù)下面的性質(zhì)：邏輯與門僅增加割集容量，不增加割集的個數(shù)而邏輯或門增加割集個數(shù)，不增加割集底事件數(shù)目遇到與門就把與門下面所有輸入事件都排列于一行遇到或門就把或門下面所有輸入事件都排列于一列，依次類推一直到不能分解，全部換成底事件為止。這樣得到的割集再通過兩兩比較，根據(jù)最小割集的定義，去除那些非最小割集，余下的即為故障樹的全部最小割集。故障樹分析診斷方法割集和最小割集2、最小割集的求解方法1）下行法采用由上而下19割集和最小割集

2、最小割集的求解方法1）下行法其結(jié)構(gòu)函數(shù)可以表示為：故障樹分析診斷方法割集和最小割集2、最小割集的求解方法1）下行法其結(jié)構(gòu)函數(shù)可20割集和最小割集

對如下圖的故障樹其下行法求解過程：步驟1：頂事件下面為或門，故x1，M1，x2各自排成一列；步驟2：M1下面為與門，將M1，M3排一行(橫向并列)取代M1；步驟3：M2下面是邏輯或門，將x3，x4，x5，x6分別與M3并列各排一行；步驟4：M3下面是邏輯或門，將M2，M3共展開到16行，得到18個割集；步驟5：根據(jù)最小割集的定義，得到{x3}，{x5}，{x6}，{x1}，{x2}最小割集；步驟6：根據(jù)最小割集的定義，進(jìn)一步簡化得到全部最小割集{x3}，{x5}，{x6}，{x1}，{x2}，{x4，x7}故障樹分析診斷方法割集和最小割集對如下圖的故障樹其下行法求解過程：步驟1：頂21割集和最小割集

2、最小割集的求解方法1）上行法從底事件開始，自下而上逐步進(jìn)行事件的集合運(yùn)算。將或門輸出事件表示為輸出事件的并(布爾和)將與門事件表示為輸入事件的交(布爾積)這樣向上層層代入，最后按布爾代數(shù)吸收律和等冪律來化簡，將頂事件表示為底事件若干積項之和的最簡式。其中每一項對應(yīng)于故障樹的一個最小割集，全部積項即是故障樹的所有最小割集。故障樹分析診斷方法割集和最小割集2、最小割集的求解方法1）上行法從底事件開始22割集和最小割集

對如下圖的故障樹其上行法求解過程：步驟1：故障樹最下一級為：步驟2：往上一級為：步驟3：最上一級為：得到全部最小割集{x3}將故障樹簡化為頂事件與最小割集的邏輯或關(guān)系。，{x5}，{x4，x7}，{x6}，{x1}，{x2}故障樹分析診斷方法割集和最小割集對如下圖的故障樹其上行法求解過程：步驟1：故23割集和最小割集

對如下圖的故障樹其上行法求解過程：簡化的故障樹：結(jié)構(gòu)函數(shù)：故障樹分析診斷方法割集和最小割集對如下圖的故障樹其上行法求解過程：簡化的故障24基于故障樹定性分析的故障診斷求得全部最小割集后，如果有足夠的數(shù)據(jù)，能夠?qū)收蠘渲懈鱾€底事件和各個最小割集的發(fā)生概率做出計算，進(jìn)行定量分析；若數(shù)據(jù)不足，則進(jìn)行定性分析，并作故障推理與診斷1、邏輯推理診斷法此種故障搜尋法，采用從上而下的測試方法這樣層層分析測試，直到側(cè)試底事件，搜尋到故障原因及部位。從故障樹頂事件開始，先測試最初的中間事件，根據(jù)中間事件測試結(jié)果判斷下一織中間事件是否有故障，并進(jìn)行測試。故障樹分析診斷方法基于故障樹定性分析的故障診斷求得全部最小割集后，如果有足夠的25基于故障樹定性分析的故障診斷2．最小割集診斷法一個最小割集代表系統(tǒng)的一種故障模式。故障診斷時，也可逐個測試最小割集，從而搜尋故障源，進(jìn)行故障診斷?？梢韵雀鶕?jù)每個最小割集所含底事件數(shù)目(級數(shù))排序，在各個底事件發(fā)生概率比較小，差別相對不大的條件下，依據(jù)以下規(guī)則進(jìn)行測試診斷：（1）級數(shù)越小的最小割集超重要；（2）在低級最小割集中出現(xiàn)的底事件比高級最小割集中的底事件重要；

（3）在同一級最小割集的條件F，在不同最小割集中重復(fù)出現(xiàn)次數(shù)越多的底事件越重要故障樹分析診斷方法基于故障樹定性分析的故障診斷2．最小割集診斷法一個最小割26基于故障樹定性分析的故障診斷1)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)電路的組成及工作原理系統(tǒng)電路由6塊電路板組成，各電路問的信號連接關(guān)系如圖所示。3．診斷實(shí)例分析——捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)電路故障診斷其工作流程如下：系統(tǒng)加電后，電機(jī)電源模塊產(chǎn)生三相方波電源，驅(qū)動陀螺電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)激磁信號模塊產(chǎn)生激磁信號，送到陀螺的信號器中兩個陀螺的輸出信號分別輸入到各自的信號處理模塊及力反饋電路中，同時激磁信號也輸入到信號處理模塊中作解調(diào)用。信號處理模塊分別輸出各自對應(yīng)陀螺的輸入檢測信號和隨角速度變化的電流信號。故障樹分析診斷方法基于故障樹定性分析的故障診斷1)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)電路的組成及工作27基于故障樹定性分析的故障診斷1)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)電路的組成及工作原理3．診斷實(shí)例分析——捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)電路故障診斷電流由施矩繼電器控制是否流經(jīng)陀螺力矩器

流經(jīng)力矩器的電流經(jīng)采樣電阻轉(zhuǎn)換成電壓信號，再送入電壓放大級放大輸出，之后送到模擬開關(guān)。故障樹分析診斷方法基于故障樹定性分析的故障診斷1)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)電路的組成及工作28基于故障樹定性分析的故障診斷1)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)電路的組成及工作原理3．診斷實(shí)例分析——捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)電路故障診斷陀螺T1和T2的檢測輸入信號送到檢測輸出電路

陀螺正常運(yùn)行產(chǎn)生的一個穩(wěn)定的，頻率為102.5Hz的正弦檢測信號該電路判斷陀螺的工作狀態(tài)，并輸出陀螺故障/有效信號和繼電器控制信號。陀螺正常時，故障/有效信號為高電平;反之為低電平故障樹分析診斷方法基于故障樹定性分析的故障診斷1)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)電路的組成及工作29基于故障樹定性分析的故障診斷1)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)電路的組成及工作原理3．診斷實(shí)例分析——捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)電路故障診斷故障/有效信號接入單片機(jī)的I/O口通過此信號的電平來判斷陀螺的工作狀態(tài)，以確定是正常采集數(shù)據(jù)，還是發(fā)出報警信號。

該電路判斷陀螺的工作狀態(tài)，并輸出陀螺故障/有效信號和繼電器控制信號。故障樹分析診斷方法基于故障樹定性分析的故障診斷1)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)電路的組成及工作30基于故障樹定性分析的故障診斷1)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)電路的組成及工作原理3．診斷實(shí)例分析——捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)電路故障診斷繼電器控制信號則用來控制電流是否流經(jīng)力矩器當(dāng)陀螺運(yùn)行正常時，繼電器控制信號為高電平，繼電器閉合，電流流經(jīng)力矩器，施加反向力矩該電路判斷陀螺的工作狀態(tài)，并輸出陀螺故障/有效信號和繼電器控制信號。當(dāng)陀螺運(yùn)行異常時，繼電器控制信號為低電平，繼電器斷開，陀螺處于開環(huán)非正常工作狀態(tài)

故障樹分析診斷方法基于故障樹定性分析的故障診斷1)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)電路的組成及工作31基于故障樹定性分析的故障診斷1)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)電路的組成及工作原理3．診斷實(shí)例分析——捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)電路故障診斷伺服加速度計J1，J2，J3檢測3個相互垂直方向上的加速度，經(jīng)內(nèi)部前級放大和反饋回路，輸出隨加速度變化的電流信號，電流通過采樣電阻轉(zhuǎn)換為電壓，再送入電壓放大級放大輸出，之后同樣送到模擬開關(guān)。故障樹分析診斷方法基于故障樹定性分析的故障診斷1)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)電路的組成及工作32基于故障樹定性分析的故障診斷1)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)電路的組成及工作原理3．診斷實(shí)例分析——捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)電路故障診斷當(dāng)陀螺狀態(tài)正常時，A／D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)送入內(nèi)存，反之出錯代碼送入內(nèi)存。模擬開關(guān)共有7路輸入(4路陀螺通道信號，3路加速度計通信信號)單片機(jī)在控制數(shù)據(jù)采集的同時，通過響應(yīng)IEEE488接口電路產(chǎn)生的中斷，向中央處理器發(fā)送內(nèi)存中的數(shù)據(jù)或出錯代碼。故障樹分析診斷方法基于故障樹定性分析的故障診斷1)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)電路的組成及工作33基于故障樹定性分析的故障診斷1)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)電路的組成及工作原理3．診斷實(shí)例分析——捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)電路故障診斷主機(jī)完成IEEE488接口板初始化、控者、講者、聽者設(shè)定等功能，并通過接口板與單片機(jī)系統(tǒng)通信，處理單片機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)。

故障樹分析診斷方法基于故障樹定性分析的故障診斷1)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)電路的組成及工作34基于故障樹定性分析的故障診斷故障樹分析診斷方法基于故障樹定性分析的故障診斷故障樹分析診斷方法35基于故障樹定性分析的故障診斷3．診斷實(shí)例分析——捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)電路故障診斷2)提聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)電路故障樹的建立確定頂事件應(yīng)從系統(tǒng)角度出發(fā)，選取能綜合反映系統(tǒng)工作狀態(tài)的事件。假設(shè)，所建故障樹是為了對系統(tǒng)電路進(jìn)行有效的故障診斷，所以要選擇能夠綜合反映系統(tǒng)電路故障的事件作為頂事件。對系統(tǒng)電路的邊界條件作如下假設(shè)：不考慮人為操作失誤引起的故障；各接插件連接牢固、可靠，故障發(fā)生率很低電路印制板質(zhì)量有保證，焊點(diǎn)不存在虛焊；各元器件之間的連線不存在斷路現(xiàn)象。故障樹分析診斷方法基于故障樹定性分析的故障診斷3．診斷實(shí)例分析——捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)363．診斷實(shí)例分析——捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)電路故障診斷2)提聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)電路故障樹的建立樹中各符號含義

符號含義符號含義E1系統(tǒng)加電后，主機(jī)不能判定數(shù)據(jù)同步(頂事件)E19陀螺故障／有效信號為低E2主機(jī)沒有接收到數(shù)據(jù)E20陀螺T2故障，與非門輸入2為低E3主機(jī)接收到數(shù)據(jù)，但不能判定數(shù)據(jù)同步E21陀螺T1故障，與非門輸入1為低E4IEEE488接口板工作正常，但接收不到數(shù)據(jù)E22陀螺T2的102．5Hz信號失真E5IEEE488接口板工作不正常E23陀螺T2的102．5Hz信號檢測通道故障E6A/D轉(zhuǎn)換故障E24陀螺T2通道檢測輸入信號異常E7單片機(jī)系統(tǒng)不工作E25陀螺T2輸出信號異常E8IEEE488通信接口電路故障E26陀螺T2的信號處理模塊故障E9無+5V電源E27無激磁信號